Évaluation de l'exposition aux particules des émissions de moteur diesel - Simon Aubin, M.Sc., chimiste, ROH,CIH Direction des laboratoires IRSST
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Évaluation de l’exposition aux particules
des émissions de moteur diesel
Simon Aubin, M.Sc., chimiste, ROH,CIH
Direction des laboratoires
IRSST
Forum cancérogènes professionnels, 27 avril 2017, Montréal
1
Plan de la présentation
1. Description des émissions de moteur diesel
2. Valeurs limites de l’exposition
3. Évaluation de l’exposition
– Prélèvement dans l’air
– Analyse de laboratoire
– Spécificités et interférences
4. Conclusion
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1) Description émissions moteur diesel
Appellation CIRC*: Gaz d’échappement des moteurs diesel
Appellation anglaise générale : diesel exhaust
2 composants aux émissions
Phase gazeuse Phase particulaire
• CO et CO2 •Composés soufrés
• NOx •Métaux
• Benzène •HAP, nitro-HAP
• Formaldéhyde •Carbone inorganique
• Hydrocarbures •Particules grossières
aromatiques (cendres)
polycycliques (HAP)
• Etc.
3
*CIRC: Centre international de recherche sur le cancer
Emphase sur la phase particulaire
Expressions consacrées :
- Matière particulaire diesel (MPD)
- Particules diesel (PD)
Contenu en carbone : ~ 80 %
Figure tirée de : Mesure de la matière particulaire diesel dans les mines – PMEED – IRSST RF-287 (2001) 4
Distribution granulométrique
Nucléation
3–30 nm
0,1–10 % masse
Agglomération
30–500 nm
70-95 % masse
Grossier
> 1 µm
5–20 % masse
Tirée de : DIESEL AEROSOL SAMPLING METHODOLOGY - CRC E-43, U. of Minnesota, 2002.
5
Défis liés à la MPD
Conséquences sur le contrôle ou la mesure de l’exposition
Notamment :
• Particules très petites :
– vitesse sédimentation très faible
• Mélange complexe :
– Individuellement, apport négligeable des différents composés
chimiques
Impact sur le type de valeur limite d’exposition
6
2) Valeurs limites d’exposition (VLE)
• Notions d’indicateur d’exposition (surrogate) :
– Utile pour expositions à de multiples agresseurs provenant d’une
source unique, exemples :
• Matières solubles dans le benzène pour brai de goudron
• Mesure gravimétrique pour fumées de soudage
• 2 indicateurs d’exposition actuels à la MPD :
– Carbone total, somme du carbone organique (CO) et élémentaire (CE)
– Carbone élémentaire
• L’affirmation “indicateur = agent toxique” n’est pas requise
pour qu’un indicateur d’exposition soit adéquat.
ATTENTION
À partir d’ici, l’acronyme CO signifie carbone organique.
7
Quelques exemples de VLE
Province VLE-8h
Organisme (année) Indicateur
ou pays (mg/m3)
RSSM (2016) Québec CT 0,4 R
OHSA (2013) Ontario CT* 0,4 R
MSHA (2008) États-Unis CT* 0,16 PM1
SUVA (2014) Suisse CE 0,1 R
BMASK (2011) Autriche CE 0,3 R
AIOH (2013) Australie CE 0,1 PM1
CT : carbone total CE : carbone élémentaire R : fraction respirable PM1 : matière particulaire < 1 µm
* Ces valeurs tiennent compte de la proportion en CE.
8
Retour sur l’expression d’une VLE
Au Québec (Mines, RSSM), l’expression :
« 0,4 mg/m³ de carbone total (CT), selon méthode
NIOSH 5040 […] »
Détails importants :
• NIOSH 5040 a été mise au point spécifiquement
pour la détermination du CO et CE dans la MPD.
• L’indicateur CT (ou CO + CE) = espèce définie par
la méthode d’analyse utilisée.
93) Évaluation – prélèvement dans l’air
Au Québec, c’est la fraction respirable (R) des particules qui est prélevée,
car :
• Plus grande partie de la masse et nombre de particules estFraction respirable - définition
• Définition normalisée (ISO/CEN/ACGIH 1993)
• Basée sur la pénétration dans les voies respiratoires humaines
• Généralement : particules < 10 µm
• En application en hygiène du travail depuis des décennies
11Sélection des particules : cyclone
Le vortex créé permet la
séparation, par inertie, des
particules en fonction de leur
taille :
• Grande taille : projetées sur
les parois et recueillies dans le
réceptacle du cyclone
• Petite taille : suivent la ligne
de courant jusqu’au média
collecteur
12
Tirée de : Manuel d’hygiène du travail- Du diagnostic à la maîtrise des facteurs de risque, ModuloMédia collecteur
• 2 filtres de quartz 25 mm, le 2e filtre agit comme support *
• Cassette 3 pièces pour être compatible avec les différents
cyclones
Particules
provenant du
cyclone
Filtres de quartz
Cassette IRSST #952
* Évite les contaminations potentielles provenant du support en cellulose ou plastique en
carbone organique
13Carbone total (NIOSH 5040)
• Analyse :
‐ Portion de 1,5 cm² du filtre est découpée
‐ Traitement thermique ( 870°C) sous
différents gaz
‐ En 2 étapes :
1) Dosage du carbone organique (CO) Photo: Sunset laboratories
2) Dosage du carbone élémentaire (CE)
• Résultats :
CO + CE = carbone total (CT)
Filtre avant analyse et portion de filtre
après analyse
14Schéma analyseur (NIOSH 5040)
échantillon
Tiré de : NMAM chapter DL. Monitoring of diesel particulate exhaust in the workplace, E. Birch, NIOSH (2016)
15Domaine d’applicabilité
En fixant les paramètres suivants :
• Échantillonnage 6h à 2L/min, volume prélevé : 0,72 m3
• Partition du CT (source : IRSST R-468 (2006), deux mines, n = 72) :
– CO : 43 %
– CE : 57 %
CE CE CE CO CT
analysé* par échantillon dans l’air dans l’air dans l’air % VEMP
(400 µg/m³ en CT)
(µg/cm²) (µg) (µg/m³) (µg/m³) (µg/m³)
0,3 1 1 1 3 1
5 17 24 18 42 11
50 173 240 181 422 105
100 346 481 363 843 211
* Données brutes de l’instrument
164) Interférences potentielles
EN GÉNÉRAL : toute particule collectée (autre que la MPD) qui
fournit signal en CO ou en CE.
Le prélèvement avec cyclone permet d’éliminer la collection de
particules > fraction respirable
• Peu/pas d’interférences pour le CE
• Principales sources de CO autre que MPD :
– brouillards d’huile* (machinerie hydraulique)
– fumée cigarette*
– carbonates
17Retour sur la spécificité de la
méthode analytique
• Spécificité : le CO et le CE sont toujours rapportés par le labo
• … mais la spécificité n’est pas absolue :
– CO et CE ne sont pas des entités chimiques définies
– Les « sous-types » de CO ou de CE ne peuvent être différenciés
CEPENDANT :
– L’importance relative CO/CE est connue dans la MPD dans
certains milieux comme les mines souterraines
18Retour sur le ratio CT/CE
Rapport IRSST R-468 (2006, n = 72), ratio CT/CE varie de 1,4 à 2,2.
• Mine A: 1,9 ± 0,27
• Mine B: 1,7 ± 0,24
Rapport technique (www.camiro.org) mine canadienne:
• ratio moyen CT/CE de 1,7 (1,4 et 2,3)
Transposition CT/CE % CE :
Résultats préliminaires d’un
1,3 77 % projet en cours mené par
1,7 59 % UdM (équipe Prof. M. Debia):
2,3 43 %
CT/CE 1,7
19Spécificité vs RSSM(Qc) : cas de figure
A Échantillon A – (8 heures)
1320
Hors-norme en carbone total (> 400 µg/m³)
CO : 40 %
CE : 60 %
CT/CE = 1,7
Composition typique de MPD
B Échantillon B – (8 heures)
1320
Hors-norme en carbone total (> 400 µg/m³)
CO : 97 % Jugement
CE : 3% professionnel
CT/CE = 29
Les particules prélevées ne consistent pas en de la MPD.
La comparaison à la norme ne peut être effectuée.
20Le cas des carbonates
• Contexte minier : en fonction de la géologie ou des
procédés
– Des carbonates dans l’échantillon causent une
surestimation du CO
• La présence de carbonates est facile à déceler :
– Méthodes de correction sont appliquées
214) Conclusion
Méthode d’évaluation de la MPD dans l’air :
Un outil et un soutien à la prévention du risque lié à
l’exposition aux émissions de moteur diesel
- Pour cibler les milieux de travail concernés;
- Donner l’heure juste sur le niveau de risque;
- Soutenir la mise en place des moyens de contrôle.
22Remerciements
• Charlotte Lecomte-Fortin, U. Laval (stagiaire IRSST, 2016)
• Lucile Richard, IRSST
• Lucie René, IRSST
• Luc Rousseau, IRSST
• Mélanie Huard, IRSST
23Références
• Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC), Diesel engine exhaust
carcinogenic, press release No 213.
www.etui.org/fr/content/download/6392/60626/file/IARC+press+release.pdf
• Gouvernement du Québec, Règlement sur la santé et la sécurité du travail dans
les mines. chapitre S-2.1, r. 14, article 102, 2013. Éditeur officiel du Québec.
• NIOSH, Diesel particulate matter (as Elemental Carbon), Manual of Analytical
methods (NMAM), 5040, 4e edition, 2003. www.cdc.gov/niosh/docs/2003-
154/pdfs/5040.pdf
• Roberge, Brigitte; Grenier, Michel; Gravel, Rodrigue; Petitjean-Roget, Thierry.
Comparaison de deux indices d'exposition à la matière particulaire de diesel.
Études et recherches / Rapport R-468, Montréal, IRSST, 2006.
• Grenier, Michel; Gangal, Mahe; Goyer, Nicole; McGinn, Sean; Penney, Jennifer;
Vergunst, John. Mesure de la matière particulaire diesel dans les mines. Guides
et outils techniques et de sensibilisation/ Fiche technique RF-287, Montréal,
IRSST, 2001.
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